[发明专利]基于多光束激光外差法和扭摆法测量微冲量的方法

摘要

基于多光束激光外差法和扭摆法测量微冲量的方法，涉及在扭摆法测量微冲量的方法。本发明解决了现有外差干涉法测量技术中测量信息解调之后只能够获得单一待测参数，测量效率和精度都不高的问题。本发明所述的测量方法，采用脉冲激光器轰击位于扭摆系统中的工质靶，然后通过光学系统测量扭摆系统的微小转动角，进而获得工质靶所受到的微冲量。本发明基于激光外差技术和多普勒效应，将待测转动角信息加载到外差信号的频率差中，经信号解调后可以同时得到多个待测参数值，经加权平均处理可以提高待测参数的测量精度。以PVC+2％C为工质，采用本发明所述的测量方法测量该工质与激光作用产生的微冲量，结果表明：该测量的最大相对误差小于0.5％。

主权项

1.基于多光束激光外差法和扭摆法测量微冲量的方法，是基于下述系统实现的，所述系统包括H₀固体激光器(10)、扭摆系统、四分之一波片(12)、振镜(13)、偏振分束镜PBS(11)、会聚透镜(15)、脉冲激光器(6)、平面标准镜(14)、光电探测器(2)和信号处理系统(1)；其中，所述H0固体激光器(10)、扭摆系统、四分之一波片(12)、振镜(13)、偏振分束镜PBS(11)、会聚透镜(15)和平面标准镜(14)位于真空室(4)内，该真空室(4)有一个真空窗(3)，所述扭摆系统由标准梁(8)、平面反射镜(9)和工质靶(7)组成；在标准梁(8)的横梁一个末端的平面上黏贴有平面反射镜(9)，与该平面反射镜(9)相对的该横梁的另一侧平面上对称固定有工质靶(7)，所述平面反射镜(9)的反射面与标准梁(8)的横梁的摆动方向垂直；该标准梁(8)处在水平的平衡状态下时，所述工质靶(7)的靶面与脉冲激光器(6)发射的激光束的光轴相垂直；H₀固体激光器发射激光束至偏振分束镜PBS(11)的前表面，经该偏振分束镜PBS(11)的反射光束经四分之一波片(12)透射之后发射到振镜(13)的入射面，经振镜(13)反射后的反射光束经四分之一波片(12)透射之后发射至偏振分束镜PBS(11)，经该偏振分束镜PBS(11)透射之后入射至黏贴在标准梁(8)上的平面反射镜(9)的入射面，该平面反射镜(9)的反射光束以入射角θ0斜入射至平面标准镜(14)，该平面标准镜(14)的反射光经会聚透镜(15)透射后，经该真空室(4)的真空窗(3)聚焦到光电探测器(2)的光敏面上，光电探测器(2)输出电信号给信号处理系统(1)；平面标准镜(14)的厚度为d；其特征在于，基于上述系统的测量微冲量的方法为：打开H₀固体激光器(10)，同时，控制脉冲激光器(6)发射激光脉冲至工质靶，使工质靶表面产生等离子体喷射，所述喷射的反喷作用推动标准梁(8)转动；在上述过程中，信号处理系统(1)连续采集光电探测器(2)发出的信号，并根据所述信号获得标准梁(8)的转动角度θ′，然后，根据所述转动角度θ′，根据公式I′=k·θ′=kθ02,---(2)]]>计算获得标准梁(8)所受到的微冲量I′，上述公式中，k＝4πJ/LT，式中，J为扭摆系统的转动惯量，T为阻尼周期，L为标准梁(8)长度，其中ω为扭摆系统的阻尼频率；